Sebuah atom yang menginspirasi 

Atom dan nuklir

Atom dan nuklir. Ketika mendengar nama ini, sebagian besar orang langsung berpikir ke bom atom atau bom nuklir. Karena memang istilah atom lebih familiar di berbagai media massa sebagai bom atom. Bahkan sebagian orang trauma mendengar istilah ini. Hal ini disebabkan oleh serangkaian peristiwa dalam sejarah yang menyebabkan ribuan orang terpapar radiasi akibat bencana atom dan nuklir baik yang disebabkan oleh ledakan bom maupun akibat kecelakaan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Namun, atom dan nuklir sebenarnya berada di sekeliling kita karena atom merupakan penyusun terkecil dari sebuah materi. Meja, kursi, lantai, dinding, dan seluruh isi rumah terdiri atas materi yang tersusun oleh atom. Komputer, flashdisk, dan semua peralatan elektronik juga tersusun atas atom. Semua benda yang ada di bumi dan alam semesta termasuk air, tanah, udara, dan planet-planet semuanya tersusun atas atom. Oleh karena itu, kita tidak perlu khawatir dan takut dengan istilah atom. Sedangkan nuklir adalah bagian dari atom atau biasa disebut dengan inti atom. Tulisan ini akan mendeskripsikan tentang atom dan komponen yang membangun atom khususnya tentang tingkatan energi yang ada di dalam atom. Melalui penjelasan itu, kita akan mengambil banyak pelajaran untuk menumbuhkan rasa optimis dan semangat dalam kehidupan kita. Karena pada prinsipnya semua materi yang hidup dan mati tersusun oleh atom. Continue reading

Rumaisa Salsabila

(Anak kedua/putri pertama)

 ???????????????????????????????Syukur yang tak terhingga kami sampaikan keharibaan ilahi rabi yang telah memberikan karunia dan amanah kepada kami seorang putri yang sangat cantik dan sempurna. Tepat pada hari Jumat, 6 Desember 2013 atau 6 Safar 1435 H jam 07.30 WIB, anak kami yang kedua lahir di Rumah Sakit Qolbu Insan Mulia (QIM) Batang Jawa Tengah dengan normal dan lancar. Perempuan yang cantik dengan berat badan 3000 g dan tinggi 49 cm telah melengkapi sepasang keturunan kami. Kumandang adzan diakhiri dengan iqamat senantiasa kami senandungkan untuk putri kami dalam rangka mengikuti sunnah Rasulullah saw. Untuk menyempurnakan nikmat Allah yang agung ini, kami memberi nama terbaik “Rumaisa Salsabila”

Rumaisa

Rumaisa adalah nama asli dari Ummu Sulaim, seorang sahabiah yang suaranya terdengar oleh Rasulullah saw di surga. Rasulullah saw bersabda tentang Ummu Sulaim; “Aku memasuki Surga lalu aku mendengar suara, maka aku bertanya, Siapakah ini?” Mereka berkata, “Ini adalah al-Ghumaisha` binti Milhan, Ummu Anas bin Malik.” (HR Muslim). Beliau adalah seorang ibu dari sahabat Nabi, Anas bin Malik, yang meriwayatkan ribuan hadits. Beliau adalah wanita yang sangat sabar dan tabah, pendidik yang cerdas, diplomat yang hebat, srikandi islam yang perkasa, pencinta Allah dan rasulNya. Contoh kesabaran dan ketabahan beliau diabadikan dalam sebuah hadits. Dari Anas bin Malik ra, ia berkata bahwa putera Abu Tholhah sakit. Ketika itu Abu Tholhah keluar, lalu puteranya tersebut meninggal dunia. Ketika Abu Tholhah kembali, ia berkata, “Apa yang dilakukan oleh puteraku?” Istrinya (Ummu Sulaim) malah menjawab, “Ia sedang dalam keadaan tenang.” Ketika itu, Ummu Sulaim pun mengeluarkan makan malam untuk suaminya, ia pun menyantapnya. Kemudian setelah itu Abu Tholhah menyetubuhi istrinya. Ketika telah selesai memenuhi hajatnya, istrinya mengatakan kabar meninggalnya puteranya. Tatkala tiba pagi hari, Abu Tholhah mendatangi Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam dan menceritakan tentang hal itu. Rasulullah pun bertanya, “Apakah malam kalian tersebut seperti berada di malam pertama?” Abu Tholhah menjawab, “Iya.” Beliau shallallahu ‘alaihi wa sallam lalu mendo’akan, “Allahumma baarik lahumaa, Ya Allah berkahilah mereka berdua.” Dari hubungan mereka tersebut lahirlah seorang anak laki-laki. Anas berkata bahwa Abu Tholhah berkata padanya, “Jagalah dia sampai engkau mendatangi Nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam dengannya.” Anas pun membawa anak tersebut kepada Nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam. Ummu Sulaim juga menitipkan membawa beberapa butir kurma bersama bayi tersebut. Nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam lalu mengambil anak tersebut lantas berkata, “Apakah ada sesuatu yang dibawa dengan bayi ini?” Mereka berkata, “Iya, ada beberapa butir kurma.” Lantas Nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam mengambilnya dan mengunyahnya. Kemudian beliau ambil hasil kunyahan tersebut dari mulutnya, lalu meletakkannya di mulut bayi tersebut. Beliau melakukan tahnik dengan meletakkan kunyahan itu di langit-langit mulut bayi. Beliau pun menamakan anak tersebut dengan ‘Abdullah. (HR. Bukhari dan Muslim).

Semoga dengan nama Rumaisa, putri pertama kami akan termotivasi untuk mencontoh dan meneladani sahabiah Rasulullah saw, Rumaisa, menjadi wanita yang penyabar, pendidik yang cerdas, diplomat yang hebat, srikandi Islam yang perkasa, dan pencinta Allah dan rasulNya.

Salsabila

Salsabila adalah nama sebuah mata air yang ada di surga sebagaimana disebutkan dalam Qs Al-Insan: 18. Salsabila secara bahasa mempunyai arti halus atau lembut. Diharapkan dengan nama Salsabila, putri kami akan menjadi wanita yang sholehah dan lembut, gigih dan semangat dalam menuntut ilmu sehingga kelak akan menjadi sumber ilmu yang memberikan manfaat untuk dirinya dan penghilang dahaga umat. Semoga Rumaisa Salsabila akan menjadi wanita yang sholehah, Taat kepada Allah dan RasulNya, berbakti kepada orang tuanya, dan bermanfaat untuk diri, keluarga, dan umat, amin ya rabbal alamin.

Ibaraki, 30 Desember 2013.

Ali Khumaeni-Khusnul Aini

Milad 1 Tahun Putra Hebatku

IMG_1486Alhamdulillah hari ini tepat 1 tahun usia putra hebatku, Muhammad Faiq Alhaitami. Di usia yang masih belia ini, Allah telah memberikan anugerah yang begitu besar untuk putraku dan juga bapak ibunya. Keinginan berjalan sudah semakin kuat. Sudah mampu berdiri tegap. cepat merespon terhadap lingkungan. Sudah terbiasa takbiratul ihram ketika mendengar adzan. Senang mendengar tilawah.

Selamat milad yang pertama putraku, Semoga Allah senantiasa menjagamu. Ya Allah, mudahkanlah ia dalam menghafal ayatmu dan mengamalkan dengan kesungguhan. Masukkan ia dalam Agamamu secara sempurna. Jadikan ia manusia yang bermanfaat untuk diri, keluarga, dan umat.

Bapak ingin mengingatkanmu dengan pesan dari Luqman terhadap putranya dalam Qs Luqman.

  1. Hai anakku, janganlah kamu mempersekutukan [Allah] sesungguhnya mempersekutukan [Allah] adalah benar-benar kezaliman yang besar”.
  2. Berbuat baiklah engkau kepada dua orang ibu-bapakmu; ibunya telah mengandungnya dalam keadaan lemah yang bertambah-tambah, dan menyapihnya dalam dua tahun.
  3. Bersyukurlah engkau kepada Allah dan kepada dua orang ibu bapakmu. Dan jika keduanya memaksamu untuk mempersekutukan dengan Aku sesuatu yang tidak ada pengetahuanmu tentang itu, maka janganlah kamu mengikuti keduanya, dan pergaulilah keduanya di dunia dengan baik, dan ikutilah jalan orang yang kembali kepada-Ku, kemudian hanya kepada-Kulah kembalimu, maka Ku-beritakan kepadamu apa yang telah kamu kerjakan.
  4. Hai anakku, sesungguhnya jika ada [sesuatu perbuatan] seberat biji sawi, dan berada dalam batu atau di langit atau di dalam bumi, niscaya Allah akan mendatangkannya [membalasinya]. Sesungguhnya Allah Maha Halus lagi Maha Mengetahui.
  5. Hai anakku, dirikanlah shalat.
  6. Anakku, suruhlah [manusia] mengerjakan yang baik dan cegahlah [mereka] dari perbuatan yang mungkar.
  7. Anakku, bersabarlah terhadap apa yang menimpa kamu. Sesungguhnya yang demikian itu termasuk hal-hal yang diwajibkan [oleh Allah].
  8. Anakku, janganlah kamu memalingkan mukamu dari manusia [karena sombong] dan janganlah kamu berjalan di muka bumi dengan angkuh. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang sombong lagi membanggakan diri.
  9. Putraku, sederhanalah kamu dalam berjalan dan lunakkanlah suaramu. Sesungguhnya seburuk-buruk suara ialah suara keledai.

Fukui, 27 Februari 2013

Satu Semester Usia Putraku Muhammad Faiq Alhaitami

Anakku sayang,

Hari ini usiamu genap satu semester atau 6 bulan. Sangat kuat diingatan abi dan umi detik-detik kelahiran ananda di dunia ini. Alhamdulillah, Allah mempermudah ananda dalam proses kelahiran secara normal dalam waktu yang relatif singkat lebih kurang 3 jam. Setelah itu, abi perhatikan ananda langsung bisa menyesuaikan kehidupan barunya di dunia. Di dekapan umi, ananda tenang dan hanya sesekali menangis. Abi terharu dan berkaca-kaca melihat pemandangan yang membahagiakan ini. Papa sangat bersyukur kepada Allah, ananda dilahirkan secara normal dan sempurna. Kalimat-kalimat syukur terus papa kumandangkan mengiringi proses kelahiran ananda. Mama pun tersenyum manis melihat kesempurnaan dan ketenangan ananda.

Anakku sayang,

Sepatutnya engkau bersyukur, Allah telah mengaruniakanmu kemudahan dan kenikmatan. Allah menyempurnakan jasad sejak janin sampai terlahir di dunia ini. Allah memudahkan engkau berpindah alam dari alam rahim ibu ke dunia ini. Allah telah menyempurnakanmu dengan organ pendengaran, penglihatan, dan hati. Allah langsung memberikan rejeki sari makanan dan minuman yang langsung bisa engkau nikmati melalui Ibu sesaat setelah lahir. Allah memberikan kebaikan kesehatan yang terjamin pasca kelahiranmu. Allah membahagiakanmu lahir secara normal dengan didampingi orang tua. Anakku, teruslah engkau bersyukur kepada Allah atas berbagai kenikmatan itu. Janganlah engkau lalai dan melupakannya. Janganlah engkau menyekutukan Tuhanmu. Janganlah engkau mengerjakan yang dilarangNya. Teruslah engkau memenuhi perintahNya sampai ajal menjemput. Semoga dengan itu, Allah tambah menyayangimu.

 

Anakku,

Allah mengujimu untuk melakukan safar dengan perjalan panjang sebulan pasca engkau lahir. Usia satu bulan ananda harus naik pesawat dengan waktu tempuh 9 jam. Tentu saja papa mama khawatir dengan perjalanan ini. Usiamu yang masih belia dan organ tubuh yang belum sempurna menumpuk dalam pikiran papa mama. Kecemasan ini papa upayakan dengan membawamu ke seorang sensei anak. Dengan usiamu yang sangat kecil ini membuat sensei tidak mengijinkamu bepergian. Namun, apa boleh dikata, larangan itu tidak mengubah niat papa mama. Dalam perjalanan yang melelahkan itu, papa mama selalu mencemaskanmu, dan terus mendoakanmu. Alhamdulillah, engkau tidak mengalami permasalah gangguan organ dalam perjalanan. Papa mama sangat bersyukur kepada Allah dengan kelancaran perjalanan itu. Semoga engkau tetap termotivasi untuk terus mencintai Allah yang telah menyayangimu.

Faiq sayang,

Papa dan mama yakin, ananda insya Allah punya motivasi yang tinggi dan kesungguhan dalam meraih impian. Ananda telah membuktikannya. Meskipun ananda belum cukup umur, ananda sudah berupaya sungguh-sungguh untuk bisa merangkak dan latihan berkomunikasi sama umi. Alhamdulillah, Allah mewujudkan itu. Ananda cepat merangkak dan bisa komunikasi dua arah dengan keluarga. Papa yakin potensi yang dimiliki ananda ini akan menjadi bekal penting di kehidupan masa depan. Semoga ananda terus tiada bersyukur dan bersungguh-sungguh dalam mewujudkan cita.

Faiq sayang,

Keberadaanmu yang jauh dari papa untuk sementara waktu ini, janganlah menghambat dirimu untuk berlatih keras dan bersungguh-sungguh belajar. Semoga di usia ananda yang genap satu semester, Allah terus menjagamu dan menghiasi dengan kebaikan. Semoga Allah selalu memberikan bekal hidayah pada dirimu. Semoga Allah menjagamu melalui ayat-ayat kauliyah dan kauniyahNya. Papa dan mama sayang kepadamu. Semua keluarga juga merasakan seperti itu. Teruslah berlatih dan optimal dalam puncak kesyukuranmu melalui usaha kesungguhanmu.

Allahumma rabbana hablana min azwajina wa dzurriyyatina qurrota a`yun waj `alna lilmuttaqiina imaama.

Fukui, 27 Agustus 2012 bertepatan dengan 9 Syawal 1433 H

Muhammad Faiq Alhaitami

 Senin, 27 Pebruari 2012 M atau 5 Robiul Akhir 1433 H, pukul 21.44 JST (waktu Jepang) atau 19.44 WIB, Allah memberikan karunia yang agung kepada kami seorang anak. Putra pertama lahir dengan selamat, lancar dan normal di Fukui Kenritsu Byoin (Rumah Sakit Prefektur Fukui Jepang). Laki-laki dengan berat badan 2770 gram dan tinggi 46 cm melengkapi kebahagiaan keluarga kami setelah penantian lebih kurang 15 bulan pasca pernikahan. Sesaat setelah dilahirkan, dengan mengikuti sunnah Rosulullah saw, kami mengumandangkan adzan di telinga kanan akachan dan diakhiri dengan iqomat di telinga kiri. Sembari dipeluk oleh ibunda, bacaan ayat-ayat suci Al-Quran terus dikumandangkan di telinga akachan.

Rosulullah saw berpesan kepada setiap orang tua untuk memberikan nama terbaik kepada anaknya. Hal ini dikarenakan seseorang akan mempunyai keterkaitan yang sangat erat dengan namanya. Rasulullah saw bersabda

أَسلَمُ سَالَمَهَا اللَّهُ وَ غِفَارُ غَفَرَ اللّهُ لَهَا وَعُصَيَّةُ عَصَتِ اللَّهَ وَ رَسُولَهُ

Aslam (nama orang -ed) semoga Allah mendamaikan hidupnya, Ghifaar (nama orang -ed), semoga Allah mengampuninya dan ‘Ushayyah (nama orang -ed) telah durhaka terhadap Allah dan Rasul-Nya.” (HR. Bukhari dan Muslim)

Demikian juga sabda Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam ketika beliau melihat Sahl bin Amr datang pada hari perjanjian Hudaibiyah,

سَهلَ أمْرَكُمْ

Urusan kalian menjadi sahl (mudah).” HR. Bukhari

Untuk menyempurnakan kebahagiaan dengan mengikuti sunnah Rosulullah saw tersebut, kami menganugerahkan nama terbaik untuk putra kami,

 Muhammad Faiq Alhaitami

Bukan tanpa alasan kami memberi nama tersebut. Tiga kata yang menginspirasi untuk menjadi serangkaian nama putra kami yakni, Muhammad, faiq, dan alhaitami.

Muhammad

Muhammad adalah nama seorang nabi dan rosul. Beliu pemimpin sekaligus penutup nabi dan rosul. Hanya beliau nabi dan rosul yang memiliki umat terbanyak dikarenakan nabi dan rosul selain beliau hanya diutus untuk kaum tertentu. Beliau manusia terbaik ciptaan Allah swt. Akhlaknya adalah Al-Quran. Beliau adalah suri tauladan dalam beriman dan berislam. Mencintai beliau adalah bagian dari keimanan. Mengikuti beliau adalah bagian dari perintah Allah. Nabiyullah Adam as pasca diciptakan diperintahkan oleh Allah untuk bersaksi atas nama Allah sebagai ilah dan Muhammad sebagai utusan. Terinspirasi atas semua yang ada pada diri beliau dan dalam rangka mengikuti sunnah Rosulullah saw, kami menganugerahkan nama Muhammad sebagai pembuka nama putra pertama. Rosulullah saw berpesan dalam sebuah hadits shahih dari al-Mughirah bin Syu’bah radhiallahu ‘anhu dari nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam, beliau bersabda, “Mereka dahulu suka memakai nama para nabi dan orang-orang shalih yang hidup sebelum mereka.” (HR. Muslim no. 2135)

Semoga dengan nama Muhammad, putra pertama kami akan termotivasi untuk meniru, mencontoh, dan selalu ittiba`kepada Muhammad Rosulullah saw.

 Faiq

Kalimah arab sebagai isim fail dari lafaz faaqa, mempunyai makna mumtaz, excellent, superior to all others, going far beyond ordinary limits, tertinggi, paling unggul, dan berkualitas. Diharapkan dengan nama tersebut, putra pertama kami akan senantiasa berikhtiar optimal untuk menjadi orang yang paling berkualitas dalam mendalami ayat-ayat kauliyah dan kauniyah Allah swt dan mengamalkan dengan bersungguh-sungguh ilmu yang telah diperolehnya untuk menjadi orang yang bermanfaat, khoirunnas anfa`uhum linnas tanpa melalaikan dirinya sebagaimana sabda Rosulullah saw, matsalul `alimilladzhi yuallimunnasa al khoiro wayansa nafsah, kamatsalissiroja yudhiu linnasi wayuhriku nafsah.

Alhaitami

Terinspirasi oleh nama orang besar yang dimiliki oleh umat Islam di tahun 965-1040 M, yakni Abu Ali al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham, dikenal dengan nama Ibn al-Haytham dan nama latin Alhazen. Beliau adalah seorang ilmuwan muslim yang memiliki kemampuan luar biasa dengan menguasai segala bidang keilmuan. Beliau telah memberikan kontribusi signifikan kepada dunia Islam dan dunia ilmu pengetahuan khususnya bidang optik, fisika, astronomi, matematika, ophthalmology, filosofi, dan juga metode penelitian. Beliau adalah orang pertama yang mendeskripsikan prinsip kerja mata (bagaimana mata bisa melihat) yang diderivasikan menjadi teknologi kamera saat ini. Beliau juga memberikan kontribusi besar sebagai orang pertama yang mengusulkan metode saintifik eksperimen untuk mengkonfirmasi teori yang telah ditemukannya. Pada saat sebelum beliau, fisika hanya bersifat filsafat tanpa eksperimen. Beliau dikenal sebagai Ptolemy kedua karena kemampuannya menguasai berbagai cabang keilmuan penting. Terinspirasi dari nama beliau, kami menganugerahkan nama Alhaitami sebagai bagian dari nama putra kami.

Semoga dengan nama Muhammad Faiq Alhaitami, ananda akan menjadi putra yang sholeh, berbakti kepada Allah, orang tua, dan bermanfaat untuk diri, keluarga, masyarakat, dan ummat. Amin ya robbal alamin.

Fukui, 1 Maret 2012 M/8 Robiul Akhir 1433 H

Ali Khumaeni-Khusnul Aini

Can LIBS Help Japan with its Nuclear Crisis?

 

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is an emerging analytical technique that offers advantages over established techniques for certain types of analysis. It can analyze materials without any sample preparation, and because it consumes only a tiny amount of material, it is considered virtually nondestructive. LIBS also is very fast, and can be used for remote analysis of up to 10–100 m for many applications.

The versatility of LIBS is currently being explored, and the technique has been used in many different applications, such as forensics, manufacturing process control, and even space exploration. One developing application area for LIBS is the characterization of nuclear material. LIBS is already being used at nuclear energy sites in the United Kingdom. So could LIBS help Japan with its current nuclear crisis? To find out, we spoke to Andy Whitehouse, managing director of Applied Photonics Ltd (Skipton, North Yorkshire, UK).

Spectroscopy: Could LIBS be useful to detect contamination from the recent nuclear accident at the Fukushima Daiichi power plant in Japan?

Whitehouse: I believe so. As a material characterization technique, LIBS is not in direct competition with conventional nuclear measurement techniques such as gamma-ray spectroscopy for most cases (such as for the detection of specific radionuclides like cesium-137), but LIBS could offer unique capabilities in certain areas where conventional techniques are unsuitable or are otherwise unable to provide useful information.

One such application scenario would be the remote and in-situ detection of uranium or mixed oxide (MOX) fuel, damaged or otherwise, located in hard-to-reach places such as inside the reactor pressure vessel, or submerged in water or sludge. Gamma spectroscopy would struggle to do this for a number of reasons, the prime reason being that gamma spectroscopy cannot easily detect uranium or plutonium because of the low gamma yield of these materials, especially in an environment that has a high gamma field as a result of the presence of fission products, such as cesium-137, either within the uranium or plutonium fuel or dispersed in the form of contamination. LIBS is essentially immune to the effects of ionizing radiation (gamma, neutron, etc.), so LIBS can, and has been, deployed in environments of extreme levels of radiation such as within a high-level waste vitrification plant.

Spectroscopy: Could a standard LIBS instrument be used in such an environment?

Whitehouse: Yes, but in my opinion it would be the fiber-optic probe version of our LIBS technology that would have the most potential at Fukushima since it is able to operate in limited-access and high radiation areas and can also be used to identify materials submerged in water or sludge. The use of seawater to cool the overheating nuclear fuel at Fukushima, both within the reactor pressure vessel and the spent-fuel storage pond, will, I understand, result in the formation and accumulation of a sludge-like material as the seawater evaporates. This will make future inspection of the damaged reactor components and fuel considerably more difficult. Should there be a need to pinpoint the location of the melted nuclear fuel within the damaged structure, then our submersible LIBS probe could provide a unique solution.

Spectroscopy: Has LIBS ever been used before at a nuclear accident site?

Whitehouse: About 12 years ago, a team of scientists and engineers from Chernobyl visited us to learn more about our fiber-optic LIBS probe with a view to using it at Chernobyl to identify the location of fragments of melted nuclear fuel (primarily uranium). At the time, that was important to them because removal of the fuel from the wreckage of the reactor would significantly reduce the overall radioactivity content of the damaged structure, because most of the radioactivity is tied up in the fuel. In the end, however, a decision was made to leave the fuel inside the damaged structure. I believe, however, that the latest plans are to go back and remove the fuel before replacing the temporary confinement structure that was built over the damaged reactor to prevent the spread of radioactive contamination into the environment, because the confinement structure is now in an unsafe condition. Of course, the LIBS technology, whether standoff or fiber optic, has improved considerably over the intervening 12 years.

Spectroscopy: Can standoff LIBS be used to identify nuclear residues at a distance? If so, at what standoff distance can this be done?

Whitehouse: We have designed and built standoff LIBS instruments with a range capability in excess of 100 m for the defense market. We have used a transportable standoff LIBS instrument with 20-m range capability at the Sellafield nuclear site in Cumbria, UK, where it was used to characterize radioactive materials within a hot cell by directing the laser beam through a lead-glass shield window. I believe we were the first to deploy a LIBS instrument in this way.

Spectroscopy: Would LIBS on a robot be useful in such a scenario?

Whitehouse:For some applications, the deployment of our fiber-optic LIBS probe requires some form of remote manipulator or robotic device in order to position the probe where required. In the UK nuclear industry, we have used so-called master-slave manipulators to deploy a LIBS probe within a process cell at the Sellafield high-level waste vitrification plant. In other applications, all that is necessary is a simple rod or pole which may be used by hand to position the LIBS probe where required — for example within a storage pond.

Spectroscopy: Would LIBS be useful for detecting nuclear contamination in matrices such as soil, water used at a nuclear plant, seawater, plants, fish?

Whitehouse: The application scenarios you have listed would best be served by conventional nuclear measurement techniques (gamma spectroscopy, alpha spectroscopy, neutron detection techniques) because these techniques are orders of magnitude more sensitive than LIBS and so would be appropriate for detecting low and medium levels of radioactivity in the environment. LIBS would be better suited to applications where radiation levels are very high or where physical access is limited.

Spectroscopy: For most elements, LIBS cannot distinguish between stable and radioactive isotopes of the same material; rather, it can detect the presence of an element associated with nuclear radiation, such as plutonium. How does that affect how you would apply LIBS to analyzing radioactive contamination?

Whitehouse: To be correct, LIBS can in principle detect specific isotopes assuming a suitably high-resolution optical spectrograph is used, although this would perhaps not be its most useful feature in the given application since there are many other techniques which offer higher sensitivity. LIBS has been used to distinguish different isotopes of various elements, including uranium (235 and 238), plutonium (239 and 241) and isotopes of certain lighter elements such as lithium. To the best of my knowledge, LIBS has not been used to detect cesium-137 — a common and abundant fission product in irradiated nuclear fuel — most probably because the specific activity of cesium-137 is so high that only a vanishingly small quantity of this radionuclide would be needed to be radiologically significant (i.e., potentially harmful) and LIBS would not be able to detect such vanishingly small quantities of material. In general, radiologically significant quantities of radionuclides of relatively high specific activity (such as cesium-137, strontium-90, and iodine-129) are best monitored and detected using conventional nuclear measurement techniques. On the other hand, radiologically significant quantities of radionuclides of relatively low specific activity (such as uranium-235, uranium -238, plutonium-239, plutonium-241, and technetium-99) may be amenable to monitoring and detection by LIBS. In particular, their presence could be confirmed by LIBS in cases where conventional nuclear measurement techniques are not appropriate or practical, such as in material submerged in water or sludge, in limited-access environments, or in high gamma field environments, as mentioned earlier.

Spectroscopy: Can LIBS provide quantitative analysis of radioactive elements?

Whitehouse: For the given application, my view is that LIBS is best suited to detecting the presence of a specific material, such as uranium fuel fragments submerged in seawater sludge, rather than measuring the quantity of the material present — the latter being totally impractical for the type of scenarios I envisage at the Fukushima plant.

Spectroscopy: Could LIBS be useful for a possible nuclear crisis at a site where they use nuclear power plants of a type different from those used at Fukushima?

Whitehouse: Possibly, but I believe that LIBS has significantly more potential in certain areas of nuclear decommissioning where huge quantities of radioactive waste of largely unknown inventory exists, such as at redundant nuclear processing facilities (both military and civilian), redundant spent-fuel storage ponds, and temporary radioactive waste storage facilities.

One only has to make a cursory review of the open literature on some of the redundant facilities in the UK (such as Sellafield) and the USA (such as the Hanford site) to understand the magnitude of the problem of characterizing the huge quantities of miscellaneous radioactive waste that are currently stored under less-than-ideal conditions. The Fukushima plant may now be regarded as a nuclear decommissioning site since it seems highly unlikely that it will operate again and the mess will have to be cleaned up sooner rather than later.

Spectroscopy: Can you tell us more about how LIBS is now being used in the UK’s nuclear energy industry?

Whitehouse: My company has used LIBS in the UK nuclear industry for a variety of applications within operational plants. Examples include the identification of advanced gas-cooled reactor (AGR) superheater tubes manufactured from a rogue batch of stainless steel, determining the chromium content of economizer tubes in an AGR steam generator as part of an erosion-corrosion inspection, and remote characterization of high-level radioactive waste at a nuclear reprocessing plant.

For more than 10 years, we have been promoting LIBS technology for nuclear decommissioning applications, but despite our best efforts we have not yet undertaken a real-world application. During the last year, we have received an increased level of interest from this sector, but we have come to accept that things move very slowly in nuclear decommissioning, especially where uptake of new technology is concerned. We have not given up hope though!